CN207191431U - 一种两栖单人飞行器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及飞行器设计领域，特别涉及一种两栖单人飞行器。两栖单人飞行器包括：呈环状机身本体，其外环面上同轴开设有两个环状凹槽，内侧沿周向均匀设置有多个带驱动齿轮的驱动电机；两个翼根联接环，分别同轴内嵌在机身本体的两个环状凹槽内，且翼根联接环内环上设置有齿条；两个外环，分别同轴设置在两个翼根联接环的外侧，外环与翼根联接环之间设置多个桨叶；驾驶舱，转动设置在机身本体的内圈中；电源系统，设置在驾驶舱内，用于为驱动电机供电。本实用新型的两栖单人飞行器，采用车轮与风扇一体化系统，使得行驶与飞行功能融合为一体，且模态转换方式简单，附加机构少，尺寸紧凑，可有效降低系统重量，对场地适应性强。

Description

一种两栖单人飞行器

技术领域

本实用新型涉及飞行器设计领域，特别涉及一种两栖单人飞行器。

背景技术

单人飞行器是为满足个人飞行体验、航空运动、城市内便捷到达等需求而产生的一种可供个人使用的多功能私人代步工具。目前市场上成熟产品很少，普遍存在飞行安全性低、使用噪声大、结构复杂不易维护、飞行效率低、飞行覆盖空间范围小等问题，还远不能满足未来个人便捷出行的迫切需求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供了一种两栖单人飞行器，以满足未来个人便捷出行的需求。

本实用新型的技术方案是：

一种两栖单人飞行器，包括：

机身本体，所述机身本体呈环状，所述机身本体的外环面上同轴开设有两个环状凹槽，在每个所述环状凹槽的内侧沿周向均匀设置有多个驱动电机，所述驱动电机上设置有驱动齿轮；

第一翼根联接环和第二翼根联接环，分别同轴转动设置在所述机身本体的两个环状凹槽内，且所述第一翼根联接环和第二翼根联接环内环上设置有与所述驱动齿轮相适配的呈环状的齿条；

第一外环，所述第一外环的内径大于所述第一翼根联接环的外径，所述第一外环与所述第一翼根联接环位于同一水平面内，且同轴设置在所述第一翼根联接环的外侧，所述第一外环与所述第一翼根联 接环之间通过多个沿周向均匀分布的上层桨叶固定连接；

第二外环，与所述第一外环形状相同，所述第二外环与所述第二翼根联接环位于同一水平面内，且同轴设置在所述第二翼根联接环的外侧，所述第二外环与所述第二翼根联接环之间通过多个沿周向均匀分布的下层桨叶固定连接；

驾驶舱，转动设置在所述机身本体的内圈中，且转动轴线沿所述机身本体的径向方向穿过所述机身本体的中心；

电源系统，设置在所述驾驶舱内，用于为所述驱动电机供电；

控制系统，设置在所述驾驶舱内，用于受控地控制所述电源系统为所述驱动电机供电。

可选的，所述的两栖单人飞行器还包括起落架，所述起落架包括：

两根支撑轴，对称设置在沿径向穿过所述机身本体中心的轴线的两端，所述支撑轴的一端固定设置在所述机身本体的外环面上，且所述支撑轴的轴线延长线穿过所述机身本体中心；

两个支撑部，所述支撑部呈与所述机身本体外径大小相适配的半圆环状，两个所述支撑部的圆周方向中点位置分别与两根所述支撑轴的另一端转动连接，使得支撑部在支撑位置和收起位置间转换；在所述支撑位置时，两个所述支撑部的开口同时朝向支撑地面；在所述收起位置时，两个所述支撑部的开口相对，且构成圆环；

驱动装置，设置在所述支撑轴与支撑部的连接处，用于受控地驱动所述支撑部转动；

所述电源系统还用于为所述驱动装置供电，所述控制系统还用于控制所述驱动装置。

可选的，所述支撑轴为伸缩式液压杆；

所述两栖单人飞行器还包括：

液压系统，设置在所述驾驶舱内，用于控制所述支撑轴伸缩。

可选的，所述第一外环和所述第二外环的外环面上铺设有橡胶层。

可选的，所述驾驶舱的重心低于所述机身本体重心高度。

可选的，所述驾驶舱内设置有多功能显示器。

可选的，所述驾驶舱内设置有高度可调节的座椅。

本实用新型的优点在于：

本实用新型的两栖单人飞行器，采用车轮与风扇一体化系统，使得行驶与飞行功能融合为一体，且模态转换方式简单，附加机构少，尺寸紧凑，可有效降低系统重量，对场地适应性强。

附图说明

图1是本实用新型两栖单人飞行器(地面行走状态时)的结构示意图；

图2是本实用新型两栖单人飞行器第一状态转换过程的结构示意图；

图3是本实用新型两栖单人飞行器第二状态转换过程的结构示意图；

图4图2是本实用新型两栖单人飞行器(飞行状态时)的结构示意图；

图5是本实用新型两栖单人飞行器部分剖视图。

具体实施方式

为使本实用新型实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相 同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

下面结合附图1至图5对本实用新型两栖单人飞行器做进一步详细说明。

本实用新型提供了一种两栖单人飞行器，包括机身本体1、第一外环31、上层桨叶41、第二外环32、下层桨叶42、驾驶舱5、电源系统6以及控制系统。

机身本体1呈环状；机身本体1的外环面上同轴开设有两个环状凹槽11，在每个环状凹槽11的内侧沿周向均匀设置有多个驱动电机，且每个驱动电机上设置有驱动齿轮12，驱动电机的具体数量可以根据需要进行适合的设置。其中，机身本体1可以根据需要采用多种适合的材料，本实施例中，机身本体1作为外侧旋转系统、起落架和内侧驾驶舱5等结构的主承载部件，因此优选采用钛合金材料及3D打印微桁架结构形式，可满足轻质、高强度及复杂载荷环境要求。

第一翼根联接环21和第二翼根联接环22分别同轴内嵌在所述机身本体的两个环状凹槽11内，并且能够相对环状凹槽11转动；进一步，所述第一翼根联接环21和第二翼根联接环22的靠近驱动电机一侧的整个内环上设置有与所述驱动齿轮12相适配的呈环状的齿条，从而能够驱动电机的驱动齿轮12与齿条配合，带动第一翼根联接环21和第二翼根联接环22转动。

第一外环31的内径大于所述第一翼根联接环21的外径，所述第一外环31与所述第一翼根联接环21位于同一水平面内，且同轴设置在所述第一翼根联接环21的外侧，所述第一外环31与所述第一翼根联接环21之间通过多个沿周向均匀分布的上层桨叶41固定连接。

第二外环32与所述第一外环31形状相同，所述第二外环32与所述第二翼根联接环22位于同一水平面内，且同轴设置在所述第二翼根联接环22的外侧，所述第二外环32与所述第二翼根联接环22之间通过多个沿周向均匀分布的下层桨叶42固定连接。

本实用新型的两栖单人飞行器，通过控制驱动齿轮12转速及方向，可以实现转速大小及方向的控制，进而分别满足飞行和地面行驶需求。

驾驶舱5转动设置在机身本体1的内圈中，且转动轴线沿所述机身本体1的径向方向(X向)穿过所述机身本体1的中心，使得驾驶舱5可沿X轴±90°、Z轴±15°进行旋转，适应桨盘不同倾转角；进一步，本实施例中优选驾驶舱5采用自平衡设计，驾驶舱5的座舱重心低于桨盘重心高度，具有自稳定定特性，地面行驶时可保持座舱不随外环的转动而转动；另外，驾驶舱5采用桁架加多面体式结构，兼顾强度、美观性、空间需求、维护性等。

进一步，驾驶舱5可以根据需要采用多种适合的设计，本实施例 中，优选为球形透明结构；并且，驾驶舱5内还可以设置有多功能显示器，高度可调节的座椅等设备，此处一一不再赘述。

电源系统6设置在驾驶舱5内，用于为驱动电机供电；其中，电源系统6可以为高能量密度锂-空气电池、太阳能电池等。

控制系统设置在驾驶舱5内，用于受控地(驾驶员手动控制或者自动控制)控制电源系统6为驱动电机供电以及控制驱动电机的转速、转动方向等。

本实用新型的两栖单人飞行器，双层桨叶分别通过桨叶承载梁固连于两个整体式翼根联接环，翼根联接环可绕机身本体1主结构进行同向或反向旋转。在飞行状态时，最外侧第一外环31和第二外环32作为专用外围涵道可产生气动拉力，共轴双层风扇(桨叶)分别与外围涵道固连，采用多桨叶(设计范围6-10)等弦长设计思想，桨盘实度0.2，飞行状态时反向运动，通过转速、总距差动、周期变距三种手段来实现上下盘面扭矩和拉力控制，进而实现纵向与横航向控制。在行驶状态时，最外侧第一外环31和第二外环32作为承受地面垂直载荷，通过上层桨叶41和下层桨叶42将载荷传向机身本体1，地面行驶时采用同向运动方式，同时可利用转速差实现地面转弯控制。

本实用新型的两栖单人飞行器，采用车轮与风扇一体化系统，使得行驶与飞行功能融合为一体，且模态转换方式简单，附加机构少，尺寸紧凑，可有效降低系统重量，对场地适应性强；能实现定点垂直起降、空/地两用灵活使用、100km范围快速达到等使用能力需求。进一步，本实用新型两栖单人飞行器采用与结构一体的电力驱动系统，取消了独立的电驱动系统，具有重量小、安全性高等优点；另外，还可以采用高效共轴环形风扇(桨叶)系统，使用转速低，同时具备地面高速行驶与空中静音飞行能力，降低市场准入风险。

本实用新型的两栖单人飞行器中还包括起落架，具体地，起落架包括支撑轴71、支撑部72以及驱动装置。

支撑轴71的数量为两根，对称设置在沿径向穿过机身本体1中心的轴线的两端；支撑轴71的一端固定设置在机身本体1的外环面上，且支撑轴71的轴线延长线穿过机身本体1中心。

支撑部72的数量为两个；支撑部72呈与机身本体1外径大小相适配的半圆环状，两个支撑部72的圆周方向中点位置分别与两根支撑轴71的另一端转动连接，使得支撑部72在支撑位置(参照图2和图3所示)和收起位置(参照图4所示)间转换；在所述支撑位置时，两个所述支撑部72的开口同时朝向支撑地面；在所述收起位置时，两个所述支撑部72的开口相对，且构成圆环。

驱动装置设置在支撑轴71与支撑部72的连接处，用于受控地驱动所述支撑部72转动；需要说明的是，支撑部72可以通过多种适合的方式与支撑轴71转动连接，例如在支撑轴71端部设置一个齿轮箱和驱动齿轮箱的电机，支撑部72穿过齿轮箱部分设置有齿轮，通过齿轮驱动控制支撑部72转动；其他方式不再赘述。进一步，电源系统6还用于为驱动装置中的电机供电，控制系统还用于控制驱动装置。

进一步，支撑轴71为伸缩式液压杆；两栖单人飞行器还包括液压系统，设置在驾驶舱5内，用于控制支撑轴71伸缩。使得收起位置时支撑部72能够收缩到双层风扇之间的位置，使得支撑部72不会对形状状态造成影响，并且使得飞行状态时结构更加紧凑。

进一步，本实用新型的两栖单人飞行器中，可以在第一外环31和所述第二外环32的外环面上铺设有橡胶层，使得形状状态更平稳。

机身本体1作为外侧旋转系统、起落架和内侧“乘员舱”的主承 载部件，采用钛合金材料及3D打印微桁架结构形式，可满足轻质、高强度及复杂载荷环境要求。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种两栖单人飞行器，其特征在于，包括：

机身本体(1)，所述机身本体(1)呈环状，所述机身本体(1)的外环面上同轴开设有两个环状凹槽(11)，在每个所述环状凹槽(11)的内侧沿周向均匀设置有多个驱动电机，所述驱动电机上设置有驱动齿轮(12)；

第一翼根联接环(21)和第二翼根联接环(22)，分别同轴转动设置在所述机身本体的两个环状凹槽(11)内，且所述第一翼根联接环(21)和第二翼根联接环(22)内环上设置有与所述驱动齿轮(12)相适配的呈环状的齿条；

第一外环(31)，所述第一外环(31)的内径大于所述第一翼根联接环(21)的外径，所述第一外环(31)与所述第一翼根联接环(21)位于同一水平面内，且同轴设置在所述第一翼根联接环(21)的外侧，所述第一外环(31)与所述第一翼根联接环(21)之间通过多个沿周向均匀分布的上层桨叶(41)固定连接；

第二外环(32)，与所述第一外环(31)形状相同，所述第二外环(32)与所述第二翼根联接环(22)位于同一水平面内，且同轴设置在所述第二翼根联接环(22)的外侧，所述第二外环(32)与所述第二翼根联接环(22)之间通过多个沿周向均匀分布的下层桨叶(42)固定连接；

驾驶舱(5)，转动设置在所述机身本体(1)的内圈中，且转动轴线沿所述机身本体(1)的径向方向穿过所述机身本体(1)的中心；

电源系统(6)，设置在所述驾驶舱(5)内，用于为所述驱动电机供电；

控制系统，设置在所述驾驶舱(5)内，用于受控地控制所述电源系统(6)为所述驱动电机供电。

2.根据权利要求1所述的两栖单人飞行器，其特征在于，还包括起落架，所述起落架包括：

两根支撑轴(71)，对称设置在沿径向穿过所述机身本体(1)中心的轴线的两端，所述支撑轴(71)的一端固定设置在所述机身本体(1)的外环面上，且所述支撑轴(71)的轴线延长线穿过所述机身本体(1)中心；

两个支撑部(72)，所述支撑部(72)呈与所述机身本体(1)外径大小相适配的半圆环状，两个所述支撑部(72)的圆周方向中点位置分别与两根所述支撑轴(71)的另一端转动连接，使得支撑部(72)在支撑位置和收起位置间转换；在所述支撑位置时，两个所述支撑部(72)的开口同时朝向支撑地面；在所述收起位置时，两个所述支撑部(72)的开口相对，且构成圆环；

驱动装置，设置在所述支撑轴(71)与支撑部(72)的连接处，用于受控地驱动所述支撑部(72)转动；

所述电源系统(6)还用于为所述驱动装置供电，所述控制系统还用于控制所述驱动装置。

3.根据权利要求2所述的两栖单人飞行器，其特征在于，所述支撑轴(71)为伸缩式液压杆；

所述两栖单人飞行器还包括：

液压系统，设置在所述驾驶舱(5)内，用于控制所述支撑轴(71)伸缩。

4.根据权利要求1所述的两栖单人飞行器，其特征在于，所述第一外环(31)和所述第二外环(32)的外环面上铺设有橡胶层。

5.根据权利要求1所述的两栖单人飞行器，其特征在于，所述驾驶舱(5)的重心低于所述机身本体(1)重心高度。

6.根据权利要求1所述的两栖单人飞行器，其特征在于，所述驾驶舱(5)内设置有多功能显示器。

7.根据权利要求1所述的两栖单人飞行器，其特征在于，所述驾驶舱(5)内设置有高度可调节的座椅。